2장. 허브, 브릿지, 스위치?

1. TCP / IP

각 네트워크에서 접속되는 호스트들은 고유의 주소를 가지고있어서, 자신이 속해있는 네트워크 뿐만 아니라 다른 네트워크에 연결되어 있는 호스트까지도 서로 데이터를 주고 받을 수있다.

 

IP address

전세계에서 유일하게 나만이 가지고 있는것

IP 주소 확인 : 윈도우에서 cmd에서 입력

IP 주소 고갈 문제 : NAT, PAT

 

DHCP : DHCP 서버는 이전까지 어떤 인터넷 주소를 자동 할당 했는지를 확인 한 후, 다른 사용자의 인터넷 주소와 겹치지 않는 유일한 인터넷 주소를 말한다.

  

Transport : TCP(신뢰성 있는 데이터) ,UDP
Network : IP
Datalink : Ehternet(CSMA,CD), Mac address(ARP)

2. 허브

허브란 ? 컴퓨터와 컴퓨터 사이의 네트워크 장비와 장비를 연결해 주는 기능을 수행하는 장비를 말한다. (=멀티포트 리피터)

리피터 : 데이터 전송시 전송거리의 제약이 있을때 리피터 연결을 통해, 멀리 떨어진 다른 곳으로 데이터의 전송이 가능하도록 하는 장비

- 허브의 데이터 전송

1번 포트가 데이터를 허브를 통해 전송하면 1번 포트를  제외하고 나머지 모든 포트로 그 데이터를 뿌려주게된다. 따라서, 2번부터 5번까지 모든 포트로 데이터가 뿌려지게된다.

그러면 나머지 PC 3~5번은 자신에게 온 데이터가 아니란걸 알고, 데이터를 무시한다. 여기서 데이터가 나에게 온건지 아닌지 알수있는 역할을 하는것이 랜카드이다. 

하지만 2번 PC는 자신에게 온 데이터인것을 알고, 데이터를 받아 들인다. 즉, 랜카드가 CPU에게 인터럽트를 걸어 데이터를 처리해줄 것을 요청한다. (CSMA / CD 적용)

-> 허브에 연결된 모든 PC 는 하나의 콜리전 도메인에 속함

• 어느 한순간에는 한 PC만이 데이터를 보냄
• Shared 방식 (공유방식)

콜리전 도메인 각각 1개

- 허브의 종류는? 

• Intelligent Hub : nms를 통해서 관리가 되는 허브 또는 관리 기능을 제공해주는 허브 , auto partition 기능을 갖는 허브 : 연결된 PC에 문제가 생길때 자동 고립 시키는 기능
• Dummy Hub
• Semi Intelligent Hub : 더미 허브이나 인텔리전트 허브와 연결되면 인텔리젠트 허브가 되는 허브
• Stackable Hub : 스위치나 허브를 쌓아놓고 서로 연결하면 Backplane이 휠씬 빨라져 효율적으로 사용가능 , NMS 를 통해 관리시 전체 스택 장비를 하나의 장비처럼 관리 가능

콜리전 도메인을 나눠 줄 수있는 장비 : 스위치(스위칭허브)와 브릿지

허브와 스위치

 

잠깐! 스위치와 브릿지의 차이점은? 어떻게 만들어지는지가 다르다. 스위치는 하드웨어로 만들어지고, 브릿지는 소프트웨어로 만들어진다.

 

- 허브와 스위치를 통한 서버와의 통신은?

• 허브에 연결된 PC는 서버와의 통신을 위해 어느 한 순간에 하나만 통신이 가능하므로 나머지 PC들은 기다려야한다.
• 스위치는 포트 별로 콜리전 도메인을 나누기 때문에, 모든 PC가 서버와 통신을 하려고 하면 서버와의 통신은 하나의 PC만이 가능하므로 다른 PC는 기다려야함
  

  

  허브 : 콜리전 도메인 1개 , 스위치 : 콜리전 도메인 나뉨

• 허브와 PC의 연결: 다이렉트 케이블
• 허브와 스위치 연결: 크로스 케이블
• 서버는 스위치에 연결 

전용선 = 통신사 케이블

- 브릿지 : 콜리전 도메인을 나누어 주는 역할을 수행

• 맥 어드레스 테이블을 통하여 관리

중요! - 브릿지와 스위치의 기능

Learning :  배운다.

Flooding : 모르면 들어온 포트를 제외한 다른 모든 포트에 뿌린다.

Forwarding : 해당 포트로 건네준다.

Flitering : 다른 포트로는 못 건너가게 막는다.

Aging : 나이를 먹는다.

 

• Learning : address 학습

Learning

• Flooding :목적지 포트를 모르면 들어온 포트를 제외한 다른 모든 포트에 뿌린다.

세그먼트 E1, E2 에 뿌리고, E1에 없으면 폐기, E2가 있어서 흘러보내줌

• Forwarding : 목적지의 맥어드레스를 자신의 브릿지 테이블이 가지고있고, 이 목적지가 출발지의 목적지와 다른 세그먼트에 존재하는 경우

• Filtering : 브릿지가 목적지 맥 어드레스를 알고, 출발지와 목적지가 동일한 세그먼트 상에 있는 경우에 필터링 발생

• 콜리전 도메인을 나뉘어줌

콜리전도메인 = 세그먼트 개수 : 총 3개

• Aging  : 맥 어드레스 테이블에서 맥 어드레스를 저장하는 시간주기, 디폴트로 5분
• Refresh : Aging 타이머가 다끝나기전에 같은 출발지를 가진 맥 어드레스가 다시 돌아오게되면, 브릿지는 타이머를 리셋하고 처음부터 다시 센다.

3. 브릿지 vs 스위치

• 스위치는 처리방식이 하드웨어로 이뤄지기때문에, 소프트웨어적으로 이뤄지는 브릿지에 비해 빠르다.
• 브릿지는 포트들이 같은 속도로 이뤄지는 반면에 스위치는 서로 다른 속도를 연결해준다.
• 스위치는 브릿지에 비해 제공하는 포트수가 많다.
• 스위치의 프레임 처리는 cut-through, store-and-forward 방식을 사용한다.
• 브릿지의 프레임 처리는 store-and-forward만 사용한다.

잠깐! 프레임 처리방식에 대해 알아보자.

• Store-and-Forward 방식 : 스위치나 브릿지가 일단 들어오는 모든 프레임을 다 받아들이고 처리하는 방식, 만일 에러가 발생시 프레임을 버리고 재전송을 요구하므로 에러복구능력이 우수하다.
• Cut-through 방식 : 스위치에 들어오는 목적지 주소만을 본 다음 바로 전송 처리하는 방식, 처리는 빠르나 에러 발생시 에러 복구 능력이 떨어진다.
• Fragment-Free 방식 : Store-and-Forward 방식과 Cut-through 방식을 결합, 프레임의 목적지 주소(512bit) 를 보고 프레임을 전송, 에러 감지 능력이 cut-through에 비해 우수하다.

- Looping이 생기는 이유

• 프레임이 네트워크 상에서 무한정 돌기때문에, 이더넷 특성상 네트워크가 조용해야 데이터를 전송 가능한데 다른 PC들이 네트워크가 조용해지기를 기다릴뿐 데이터 전송이 불가능한 상태
• Spanning Tree Algorithm : 자동으로 루핑을 막아주는 알고리즘

• Fault Tolerant : 네트워크 상에 어떤 문제가 발생했을때를 대비해, 미리 장애 대비를 해놓는것
• 네트워크의 이중구조 형태
• 예를들면, 라우터 2대로 구성 하고 한대가 다운되면 다른 라우터가 자동으로 기존의 라우터 기능을 수행하는것 

 

• Load Balancing : 로드를 분산함
• 로드밸런싱은 폴트 톨러런트를 지원
• 예를들어, 인터넷 접속을 위해 두개의 회선을 사용하는경우 데이터 전송시 하나의 회선을 선택하여 전송하고, 하나의 회선이 다운되면 다른 회선으로 이전하여 사용가능 

- Spanning Tree Algorithm을 지원하는 스위치

: Spanning Tree 루핑을 막기위해 두개 이상의 경로가 발생하면 하나를 제외하고 나머지 경로들을 자동으로 막아두었다가 만약 기존 경로에 문제가 생기면 막아놓은 경로를 풀어서, 데이터를 전송하는 알고리즘

Spanning Tree Algorithm에 의해 현재의 링크가 끊어졌을때 , 대기하고 있는 다른 링크가 다시 살아나서 연결해주는데 걸리는 시간 약 1분 소요

 

- 시스코의 ehter-channel 기술

여러개의 링크가 마치 하나의 링크처럼 인식되게 하는 기술

두배의 속도를 낼 수있고, 하나의 링크가 끊어져도 기다리는 시간 없이 링크가 유지됨

(Fast Ehter Channel, Giga Ehter Channel, Uplink Fast기술 : 링크 복구시간을 2~3초 정도 줄이는 기술)

 

- 라우터 vs 스위치 

	가격	속도	구성의 편리함
라우터	스위치보다 비쌈	스위치보다 느림	스위치보다 복잡함
스위치	저렴함	빠름	편리함 (UTP케이블)

- 스위치로는 풀 수 없는 문제

브로드캐스트, 로드 분배, QoS (Quality of Service) -> 라우터가 필요함!